2013年函數(shù)信號發(fā)生器的設(shè)計報告.doc

目錄一、 設(shè)計要求11.1 設(shè)計目的11.2 設(shè)計任務(wù)與要求21.21設(shè)計任務(wù)21.22設(shè)計要求2二、設(shè)計方案與論證2三、設(shè)計原理及電路圖43.1 ICL8038函數(shù)發(fā)生器方框圖43.2 ICL8038引腳排列圖4四、 元器件清單7五、 元器件的識別與檢測85.1色環(huán)電阻識別方法85.2電容的識別方法8六、 硬件電路制作與調(diào)試96.1硬件電路的調(diào)試96.2電路仿真分析10七、設(shè)計心得11八、參考文獻(xiàn)121、 設(shè)計要求1.1 設(shè)計目的 以ICL8038集成塊為核心器件，制作一種函數(shù)信號發(fā)生器，制作成本較低。適合學(xué)生學(xué)習(xí)電子技術(shù)測量使用。1.2 設(shè)計任務(wù)與要求1.21設(shè)計任務(wù)設(shè)計一個能產(chǎn)生正弦波、方波、三角波及單脈沖信號發(fā)生器。1.22設(shè)計要求1、輸出頻率f=20Hz5KHz連續(xù)可調(diào)的正弦波、方波和三角波。2、輸出幅度為5V的單脈沖信號。3、輸出正弦波幅度V0=05V可調(diào)，波形的非線性失真系數(shù)5。4、輸出三角波幅度V0=05V可調(diào)。5、輸出方波幅度可在V0=012V之間可調(diào)。6、具有單脈沖輸出功能。 二、設(shè)計方案與論證隨著集成制造技術(shù)的不斷發(fā)展，多功能信號發(fā)生器已被制作成為專用集成電路。該集成電路使用方便，調(diào)試簡單，性能穩(wěn)定，它不僅能產(chǎn)生正弦波，同時還能產(chǎn)生三角波和方波。 ICL8038就是其中的一種，采用這種芯片只需要簡單的外圍電路就可以實現(xiàn)三種波形的輸出。 由圖2可見，管腳8為調(diào)頻電壓控制輸入端，管腳7輸出調(diào)頻偏置電壓，其值（指管腳6與7之間的電壓）是(VCC+VEE/5) ，它可作為管腳8的輸入電壓。此外，該器件的方波輸出端為集電極開路形式，一般需在正電源與9腳之間外接一電阻，其值常選用10kW左右，如圖3所示。 當(dāng)電位器Rp1動端在中間位置，并且圖中管腳8與7短接時，管腳9、3和2的輸出分別為方波、三角波和正弦波。電路的振蕩頻率f=0.3/C(R1+RP1/2) 。調(diào)節(jié)RP1、RP2可使正弦波的失真達(dá)到較理想的程度。 圖3 在圖3中，當(dāng)RP1動端在中間位置，斷開管腳8與7之間的連線，若在+VCC與-VEE之間接一電位器，使其動端與8腳相連，改變正電源+VCC與管腳8之間的控制電壓（即調(diào)頻電壓），則振蕩頻率隨之變化，因此該電路是一個頻率可調(diào)的函數(shù)發(fā)生器。如果控制電壓按一定規(guī)律變化，則可構(gòu)成掃頻式函數(shù)發(fā)生器。三、設(shè)計原理及電路圖3.1 ICL8038函數(shù)發(fā)生器方框圖 圖1 3.2 ICL8038引腳排列圖圖2 圖1是ICL8038多功能函數(shù)信號發(fā)生器的原理框圖。它由一個恒流充放電振蕩電路和一個正弦波變換器組成,恒流充放電產(chǎn)生方波和三角波,三角波經(jīng)正弦波變換器輸出正弦波.圖中兩個比較器組成一個參考電壓分別設(shè)置在和上的窗口比較器。兩比較器的輸出分別控制R-S觸發(fā)器的置位端和復(fù)位端。兩個恒流源擔(dān)任對定時電容C的充放電，而充電與放電的轉(zhuǎn)換則為R-S觸發(fā)器的輸出通過電子開關(guān)S的通或斷來進(jìn)行控制。 電路設(shè)計，當(dāng)電子開關(guān)S斷開時，電路對外接電容C充電，當(dāng)電子開關(guān)S接通時，電容C放電，所以在電容C上產(chǎn)生線性良好的三角波，經(jīng)緩沖器由3腳輸出。為了得到在比較寬的頻率范圍內(nèi)由三角波到正弦波的轉(zhuǎn)換，一個由電阻與晶體管組成的折線近似轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)將三角波轉(zhuǎn)換成正弦波，由2腳輸出，而用于控制開關(guān)S的信號，即R-S觸發(fā)器的輸出，就是一方波，經(jīng)緩沖器由9腳輸出。恒流充放電振蕩電路輸出方波的振蕩頻率由下式?jīng)Q定： 。其中是窗口電壓比較器的上、下限門檻電壓之差。對于，若取，則函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生典型的方波、三角波、正弦波。其振蕩頻率變?yōu)椋骸?若外部電路控制兩恒流源的比值，則可得到矩形波和鋸齒波輸出。但此時不能獲得正弦波輸出。 4、 元器件清單序號型號主要參數(shù)數(shù)量備注1電流源5A12電流源10A13電阻R10K34電位器100K15電位器1K16電容C4.7nF17開關(guān)S18比較器C29緩沖器210觸發(fā)器111正弦變換器112ICL8038芯片113電源VCC+10V114地VEE_10V15、 元器件的識別與檢測5.1色環(huán)電阻識別方法 是因為電阻上面用了四道色環(huán)或者五道色環(huán)來表示電阻值。可以從任意角度一次性的讀取代表電阻值的顏色信息。例如，帶有四個色環(huán)的其中第一、二環(huán)分別代表阻值的前兩位數(shù)；第三環(huán)代表倍率；第四環(huán)代表誤差?？焖僮R別的關(guān)鍵在于根據(jù)第三環(huán)的顏色把阻值確定在某一數(shù)量級范圍內(nèi)，例如是幾點幾K、還是幾十幾K的，再將前兩環(huán)讀出的數(shù)代進(jìn)去，這樣就可很快讀出數(shù)來。5.2電容的識別方法 一般用三位數(shù)表示容量的大小，前面兩位數(shù)字為電容器標(biāo)稱容量的有效數(shù)字，第三位數(shù)字表示有效數(shù)字后面零的個數(shù)，它們的單位是pF。 電位器的電阻體有兩個固定端，可通過手動調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)軸或滑柄改變動觸點在電阻體上的位置，來改變了動觸點與任一個固定端之間的電阻值，從而改變電壓與電流的大小。 電位器是一種可調(diào)的電子元件，由電阻體、滑動臂、轉(zhuǎn)軸、外殼和焊片等構(gòu)成。當(dāng)電阻體的兩個固定觸電之間外加一個電壓時，通過轉(zhuǎn)動或滑動系統(tǒng)改變觸點在電阻體上的位置，在動觸點與固定觸點之間便可得到一個與動觸點位置成一定關(guān)系的電壓。 電位器是一種可調(diào)的電子元件，由電阻體、滑動臂、轉(zhuǎn)軸、外殼和焊片等構(gòu)成。當(dāng)電阻體的兩個固定觸電之間外加一個電壓時，通過轉(zhuǎn)動或滑動系統(tǒng)改變觸點在電阻體上的位置，在動觸點與固定觸點之間便可得到一個與動觸點位置成一定關(guān)系的電壓。6、 硬件電路制作與調(diào)試6.1硬件電路的調(diào)試 此設(shè)計，外圍電路不多，少數(shù)電容與電阻，一個ICL8038這里的檢查主要是查芯片的電源電壓，經(jīng)了解，8038芯片很容易因為正負(fù)電源接錯或引腳電壓電流過高而燒毀，所以在這方面檢查的時候特別重點測試了此芯片座，結(jié)果如下：4、5在1mA范圍內(nèi)，6腳對地電壓為+10V；11腳對地電壓為-10V。于是將ICL8038芯片放入準(zhǔn)備調(diào)試整個電路功能。電子系統(tǒng)的調(diào)試步驟一般有： 明確調(diào)試任務(wù)。 例舉測試項目。 鼓掌診斷及調(diào)整。 對于本次設(shè)計-多功能信號發(fā)生器的調(diào)試，需要的主要儀器有：萬用表、示波器。在測量之前要再次檢查ICL8038各腳電壓，測量電源輸出，示波器完好可用，一切準(zhǔn)備就緒就可開始測量。 將示波器分別接管腳9、3和2，對應(yīng)的的輸出分別為方波、三角波和正弦波。調(diào)節(jié)RP1、RP2可使正弦波的失真達(dá)到較理想的程度。 電路的振蕩頻率計算公式為：f =0.3/C(R1+RP1/2) 6.2電路仿真分析9號端口輸出波形為方波，如圖3號端口輸出為三角波，如圖 2號端口輸出為正弦波，如圖七、設(shè)計心得在這次課程設(shè)計中，我的電子測量老師趙亞威老師給予我很大的幫助與鼓勵，讓我有信心和毅力完成本次的課程設(shè)計任務(wù)。在這次設(shè)計、焊接過程中我對抽象的理論有了進(jìn)一步的認(rèn)識。通過這次課程設(shè)計，我了解了常用元件的識別和測試；熟悉了常用的儀器儀表；了解了電路的連接、焊接方法；以及如何提高電路的性能等等。雖然這次實驗使得我糾結(jié)了近一天，但收獲的確很多。在這次實驗中，總結(jié)了很多感觸體會，我們不能盲目的圖快，一定要在心底有個具體的譜然后下手去焊接，這樣能讓我們少走彎路，更加節(jié)省時間。在實驗過程中，我也遇到了不少的問題，如波形失真，電路板測試時甚至不出波形這樣的問題。在老師和同學(xué)的幫助下，自己的總結(jié)思索下，把問題一一解決。實驗中暴露出我們在理論學(xué)習(xí)中所存在的問題，有些理論知識還處于懵懂狀態(tài)，這次實驗讓我對過去未理解的很多知識有了明了的認(rèn)識。這次課程設(shè)計讓我體會到了在接好電路后測試出波形的喜悅與如重釋負(fù)的輕松。此課程的設(shè)計，真的讓我認(rèn)識到了實踐能力的的重要性與真實性。這能讓我們很好的加深對不知道的理論知識的理解，同時也鞏固了以前知道的知識。明白老師為什么要求我們做好這個課程設(shè)計的原因。這次課程設(shè)計讓我意識到運(yùn)用所學(xué)的知識去解決實際的問題的重要性，我們學(xué)理工科的同學(xué)應(yīng)更多的鍛煉提高我們的動手能力。八、參考文獻(xiàn) 【1】陳